Đồ gá kẹp chặt trong công nghệ chế tạo máy

ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM
VIỆN CƠ KHÍ
BỘ MÔN KỸ THUẬT CƠ KHÍ

Địa chỉ: Phòng 702, tầng 7th - nhà A6, 484 Lạch Tray – Ngô Quyền – Hải Phòng.
Điện thoại: (+84) 3 1382 9245, Fax: (+84) 3 1382 9245, E-mail: , Website: sme.vimaru.edu.vn

BÀI GIẢNG
HỌC PHẦN: ĐỒ GÁ
Chương 4: Cơ cấu kẹp chặt của đồ gá

Hải Phòng, 25/03/2015

1


Chương 4:
Cơ cấu kẹp chặt
của đồ gá

NỘI DUNG
1. Khái niệm về kẹp chặt
2. Yêu cầu đối với cơ cấu kẹp chặt
3. Phương, chiều, điểm đặt của lực kẹp
4. Phương pháp tính lực kẹp
5. Các ví dụ tính lực kẹp
2


Chương 4:
Cơ cấu kẹp chặt

của đồ gá

1. KHÁI NIỆM VỀ KẸP CHẶT

Kẹp chặt là cố định chi tiết đã được định vị
để:
- Chi tiết không bị rung động, xê dịch
- Không bị biến dạng do lực cắt, lực ly tâm,
hoặc do trọng lượng của chi tiết trong quá
trình gia công gây ra

Thông thường, cơ cấu định vị và
cơ cấu kẹp chặt tách rời nhau để
tránh gây biến dạng cơ cấu định vị
dưới tác dụng của lực kẹp, đảm
bảo độ chính xác của phôi.

3


Chương 4:
Cơ cấu kẹp chặt
của đồ gá

1. KHÁI NIỆM VỀ KẸP CHẶT

Ý nghĩa của vấn đề kẹp chặt
- Giảm được sức lao động thủ công
- Giảm thời gian gia công
- Nâng cao độ chính xác khi gia công

- Nâng cao độ bóng gia công

4


Chương 4:
Cơ cấu kẹp chặt
của đồ gá

NỘI DUNG
1. Khái niệm về kẹp chặt
2. Yêu cầu đối với cơ cấu kẹp chặt
3. Phương, chiều, điểm đặt của lực kẹp
4. Phương pháp tính lực kẹp
5. Các ví dụ tính lực kẹp
5


Chương 4:
Cơ cấu kẹp chặt
của đồ gá

2. YÊU CẦU ĐỐI VỚI CƠ CẤU KẸP CHẶT

Yêu cầu đối với cơ cấu kẹp:
Không được phá vỡ vị trí đã định vị
Lực kẹp phải vừa đủ tránh biến dạng chi tiết kẹp. Hoặc biến dạng do lực

kẹp

gây ra không được vượt quá giới hạn cho phép
Lực kẹp phải ổn định
Đảm bảo thao tác phải nhanh, an toàn, tiết kiệm công sức
Cơ cấu kẹp chặt phải nhỏ gọn, đơn giản, dễ sửa chữa

6


Chương 4:
Cơ cấu kẹp chặt
của đồ gá

NỘI DUNG
1. Khái niệm về kẹp chặt
2. Yêu cầu đối với cơ cấu kẹp chặt
3. Phương, chiều, điểm đặt của lực kẹp
4. Phương pháp tính lực kẹp
5. Các ví dụ tính lực kẹp
7


Chương 4:
Cơ cấu kẹp chặt
của đồ gá

3. PHƯƠNG, CHIỀU, ĐIỂM ĐẶT CỦA LỰC KẸP
3.1. Phương, chiều, điểm đặt của lực kẹp

Phương:
- Phương lực kẹp nên vuông góc với mặt định vị nhiều bậc tự do

(3 bậc trở lên)
Chiều:
- Chiều hướng vào mặt định vị. (Lưu ý: Chiều của lực kẹp không
nên ngược chiều lực cắt và chiều của trọng lượng chi tiết.)
Điểm đặt:
- Điểm đặt phải được đặt trong diện tích mặt định vị hoặc ở các
điểm đỡ (để giúp chi tiết gia công ít bị biến dạng khi chịu lực kẹp)
và phải gần mặt gia công ( để tránh gây momen quay)

8


Chương 4:
Cơ cấu kẹp chặt
của đồ gá

3. PHƯƠNG, CHIỀU, ĐIỂM ĐẶT CỦA LỰC KẸP
3.2. Một số ví dụ về phương và chiều kẹp chặt

Kẹp theo phương nghiêng

Có thêm định vị và kẹp phụ

9


Chương 4:
Cơ cấu kẹp chặt
của đồ gá

3. PHƯƠNG, CHIỀU, ĐIỂM ĐẶT CỦA LỰC KẸP
3.2. Một số ví dụ về phương và chiều kẹp chặt

Kẹp trên xuống

Kẹp song song mặt định vị 3 bậc

10


Chương 4:
Cơ cấu kẹp chặt
của đồ gá

3. PHƯƠNG, CHIỀU, ĐIỂM ĐẶT CỦA LỰC KẸP
3.2. Một số ví dụ về phương và chiều kẹp chặt

Sơ đồ 1:
Lực kẹp W cùng chiều lực cắt và trọng lượng chi tiết gia công.
Đây là trường hợp tốt nhất.

11


Chương 4:
Cơ cấu kẹp chặt
của đồ gá

3. PHƯƠNG, CHIỀU, ĐIỂM ĐẶT CỦA LỰC KẸP
3.2. Một số ví dụ về phương và chiều kẹp chặt

Sơ đồ 2:
Lực kẹp W vuông góc với lực cắt.
Phương pháp kẹp này tương đối tốt.

12


Chương 4:
Cơ cấu kẹp chặt
của đồ gá

3. PHƯƠNG, CHIỀU, ĐIỂM ĐẶT CỦA LỰC KẸP
3.2. Một số ví dụ về phương và chiều kẹp chặt

Sơ đồ 3:
Lực kẹp W cùng chiều với lực cắt.
Phương pháp kẹp này rất tốt.

13


Chương 4:
Cơ cấu kẹp chặt
của đồ gá

3. PHƯƠNG, CHIỀU, ĐIỂM ĐẶT CỦA LỰC KẸP
3.2. Một số ví dụ về phương và chiều kẹp chặt

Sơ đồ 4:

Lực kẹp W ngược chiều với lực cắt.
Phương pháp kẹp này không tốt.

14


Chương 4:
Cơ cấu kẹp chặt
của đồ gá

3. PHƯƠNG, CHIỀU, ĐIỂM ĐẶT CỦA LỰC KẸP
3.2. Một số ví dụ về phương và chiều kẹp chặt

Sơ đồ 5:
Lực kẹp W ngược chiều với lực cắt và trọng
lượng của chi tiết.
Phương pháp kẹp này không tốt.
=> Nên chọn sơ đồ kẹp có lợi về lực và thao
tác dễ dàng.

15


Chương 4:
Cơ cấu kẹp chặt
của đồ gá

3. PHƯƠNG, CHIỀU, ĐIỂM ĐẶT CỦA LỰC KẸP
3.3. Một số yêu cầu về điểm đặt của lực kẹp

Yêu cầu 1: Không gây biến dạng cho chi tiết
Vị trí I: gây biến dạng chi tiết gia công
Vị trí II: đối diện với điểm tì của chi tiết. Vị trí
này hợp lý.

16


Chương 4:
Cơ cấu kẹp chặt
của đồ gá

3. PHƯƠNG, CHIỀU, ĐIỂM ĐẶT CỦA LỰC KẸP
3.3. Một số yêu cầu về điểm đặt của lực kẹp

Yêu cầu 2: Không gây ra momen lật
đối với chi tiết gia công
Vị trí I: sinh ra momen lật M=W.a
Vị trí II: đối diện với điểm tì của chi
tiết. Vị trí này hợp lý. Momen lật M=0.

17


Chương 4:
Cơ cấu kẹp chặt
của đồ gá

3. PHƯƠNG, CHIỀU, ĐIỂM ĐẶT CỦA LỰC KẸP
3.3. Một số yêu cầu về điểm đặt của lực kẹp

Một số trường hợp không cần kẹp chặt

Khoét mặt đầu

Khoét lỗ

Có thể không cần kẹp chặt khi chi tiết có trọng lượng lớn và lực cắt có giá trị nhỏ,
hoặc khi lực cắt khi gia công có xu hướng ấn chi tiết xuống cơ cấu định vị

18


Chương 4:
Cơ cấu kẹp chặt
của đồ gá

NỘI DUNG
1. Khái niệm về kẹp chặt
2. Yêu cầu đối với cơ cấu kẹp chặt
3. Phương, chiều, điểm đặt của lực kẹp
4. Phương pháp tính lực kẹp
5. Các ví dụ tính lực kẹp
19


Chương 4:
Cơ cấu kẹp chặt
của đồ gá

4. PHƯƠNG PHÁP TÍNH LỰC KẸP

Lực kẹp cần thiết là lực kẹp vừa đủ để chống lại lực cắt và các loại lực khác trong quá trình gia công.
Chọn và tính toán cơ cấu kẹp theo lực kẹp cần thiết sẽ cho ta cơ cấu nhỏ gọn, tiết kiệm vật liệu.
Việc tính toán lực kẹp được coi là gần đúng trong điều kiện phôi ở trạng thái cân bằng tĩnh
dưới tác dụng của các ngoại lực (phản lực, lực ma sát, lực cắt, trọng lực, lực kẹp...).

Những yếu tố để tính lực kẹp cần thiết
- Phương án định vị và đồ định vị
- Phương chiều, điểm đặt lực kẹp (Wct )
- Phương chiều, điểm đặt và giá trị của lực cắt, mô men cắt.
- Trọng lực, lực ly tâm, lực quán tính (nếu có)
- Các kích thước liên quan về vị trí giữa các lực nói trên với nhau và với đồ định vị

20


Chương 4:
Cơ cấu kẹp chặt
của đồ gá

4. PHƯƠNG PHÁP TÍNH LỰC KẸP

Các bước tính lực kẹp:
1. Lập sơ đồ định vị và kẹp chặt. Đặt lực và ngoại lực
lên phôi:
Lực cắt, momen cắt
Phản lực, lực ma sát,
Lực kẹp, trọng lượng phôi
2. Viết phương trình cân bằng tĩnh hệ lực: nếu chi tiết bị
tịnh tiến hoặc quay thì lực kẹp phải chống lại sự tịnh
tiến và quay đó

F (G, Pc , W, lực khác) = 0
=> Wi = F (G, Pc , lực khác)
Chọn giá trị lớn nhất để kẹp: W= K.Max(Wi)
Với K: Hệ số an toàn
3. Từ lực kẹp cần thiết, chọn và tính toán cơ cấu kẹp:
như tính kích thước xilanh, đường kính ren vít,…

Trong quá trình cắt, do: - chiều sâu cắt không đều
- độ cứng của vật liệu không đồng nhất
- dao bị mòn…
Ta nhân thêm các hệ số ảnh hưởng k cho lực kẹp W:
W= W tính toán. KΣ
Với KΣ = Ko .(K1 .K2 .K3 .K4 .K5 .K6)
Ko – Hệ số an toàn, ko =1,5÷2
K1 – Hệ số do lượng dư cắt không đều
Gia công thô: K1 = 1,2
Gia công tinh: K1 = 1,0
K2 – Hệ số tính đến dao bị mòn, k2 =1,1÷1,8
K3 - Hệ số tính đến do cắt không liên tục
K4 – Hệ số tính đến nguồn sinh lực kẹp không ổn định
Kẹp bằng tay: K4 = 1,3
Kẹp bằng cơ khí, khí nén: K4 = 1,0
K5 – Hệ số tính đến sự thuận lợi trong thao tác kẹp
Góc quay để kẹp <90o ; k5 =1,0
Góc quay để kẹp >90o ; k5 =1,2
K6 - Hệ số tính đến lực kẹp gây lật cho chi tiết
Định vị trên chốt tỳ: k6 =1,0
Định vị trên phiến tỳ: k6 =1,5

21

Chương 4:
Cơ cấu kẹp chặt
của đồ gá

NỘI DUNG
1. Khái niệm về kẹp chặt
2. Yêu cầu đối với cơ cấu kẹp chặt
3. Phương, chiều, điểm đặt của lực kẹp
4. Phương pháp tính lực kẹp
5. Các ví dụ tính lực kẹp
22


Chương 4:
Cơ cấu kẹp chặt
của đồ gá

5. CÁC VÍ DỤ TÍNH LỰC KẸP

5.1. Lực kẹp khi tiện

Khi chuẩn định vị là trụ ngoài (kẹp chặt trên máy tiện)

Pz
Py
PX
Trong đó:
Phương trình cân bằng dọc trục

Phương trình cân bằng Mômen
3. W. f. R = K. Pz. Rc

3. W. f = K. Px

+ K: hệ số an toàn; + Px, Py, Pz: lực cắt (N)
+ W: lực kẹp cần thiết (N)
+ f: hệ số ma sát giữa bề mặt chi tiết và đồ
định vị. Mặt chuẩn thô, chấu kẹp khía nhám:
hệ số ma sát f = 0,5-0,7
+ Rc, R: khoảng cách (mm)

W= max |W|

23


Chương 4:
Cơ cấu kẹp chặt
của đồ gá

5. CÁC VÍ DỤ TÍNH LỰC KẸP
5.2. Lực kẹp khi khoan

Khi chuẩn định vị là mặt phẳng và được kẹp chặt bằng mỏ kẹp
Phương trình cân bằng Mômen quanh tâm khoan
(W+P0). f. a = K. Mc
Trong đó:
+ K: hệ số an toàn

+ Mc: momen xoắn do khoan (Nmm)
+ P0: lực tiến dao do khoan (N)
+ W: lực kẹp cần thiết (N)
+ f: hệ số ma sát giữa bề mặt chi tiết và đồ định vị (f=0,2)
+ a: khoảng cách từ mũi tâm khoan tới mỏ kẹp (mm)

K �M c
W
 P0
f �a

24


Chương 4:
Cơ cấu kẹp chặt
của đồ gá

5. CÁC VÍ DỤ TÍNH LỰC KẸP
5.2. Lực kẹp khi khoan

Khi chuẩn định vị là mặt trụ ngoài và được kẹp chặt bằng hai khối V
Chỉ xét trường hợp chống xoay quanh tâm => Bỏ qua lực P0
Phương trình cân bằng Mômen
2. N. f. R = K. Mc
N = ()/sin
Trong đó:
+ K: hệ số an toàn
+ Mc: momen xoắn do khoan (Nmm)
+ W: lực kẹp cần thiết (N)

+ f: hệ số ma sát giữa bề mặt chi tiết và đồ định vị (f=0,2)
+ a: khoảng cách từ mũi tâm khoan tới mỏ kẹp (mm)

α
K �M c �sin
2
W
f �D

25